Um estudo sobre reconhecimento visual de caracteres através de redes neurais

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sabre reconhecimento visual de caracteres através da utilização das redes neurais. São abordados os assuntos referentes ao Processamento Digital de Imagens, aos sistemas de reconhecimento de caracteres, e as redes neurais. Ao final é apresentada uma proposta de implementação de um sistema OCR orientado ao reconhecimento de caracteres impressos, que utiliza uma rede neural desenvolvida especificamente para esta aplicação. O sistema proposto, que é denominado de sistema N2OCR, possui um protótipo implementado que também é descrito neste trabalho. Em relação ao Processamento Digital de Imagens são apresentados diversos temas, abrangendo os assuntos referentes à aquisição de imagens, ao tratamento das imagens e ao reconhecimento de padrões. A respeito da aquisição de imagens são destacados os aspectos referentes aos dispositivos de aquisição e os tipos de imagens obtidas através destes. Sobre o tratamento de imagens são abordados os aspectos referentes a imagens textuais, incluindo: halftoning, geração e modificação de histograma, limiarização e operações de filtragem. Quanto ao reconhecimento de padrões é feita uma breve análise das técnicas relacionadas a este tema. Os diversos tipos de sistemas de reconhecimento de caracteres são abordados, assim coma as técnicas e algoritmos empregados por estes. Além destes tópicos é apresentada uma discussão a respeito da avaliação dos resultados obtidos por estes sistemas, assim como é feita uma análise das principais dificuldades enfrentadas por estas aplicações. Neste trabalho é feita uma apresentação a respeito das redes neurais, suas características, histórico e evolução das pesquisas nesta área. É feita uma descrição dos principais modelos de redes neurais em destaque na atualidade: Perceptron, Adaline, Madaline, redes multinível, ART, modelo de Hopfield, máquina de Boltzmann, BAM e modelo de Kohonen. A partir da análise dos diferentes modelos de redes neurais empregados na atualidade, chega-se a proposta de um novo modelo de rede a ser utilizado pelo sistema N2OCR. São descritos os itens referentes ao aprendizado, ao reconhecimento e as possíveis extensões deste novo modelo. Também é abordada a possibilidade de implementação de um hardware dedicado para este modelo. No final deste trabalho é fornecida uma visão global do sistema N2OCR, descrevendo cada um de seus módulos. Também é feita uma descrição do protótipo implementado e de suas funções.

This work presents a study of visual character recognition using neural networks. It describes some aspects related to Digital Image Processing, character recognition systems and neural networks. The implementation proposal of one OCR system, for printed character recognition, is also presented. This system uses one neural network specifically developed for this purpose. The OCR system, named N2OCR, has a prototype implementation, which is also described. Several topics related to Digital Image Processing are presented, including some referent to image acquisition, image processing and pattern recognition. Some aspects on image acquisiton are treated, like acquisition equipments and kinds of image data obtained from those equipments. The following items about text image processing are mentioned: halftoning, hystogram generation and alteration, thresholding and filtering operations. A brief analysis about pattern recognition related to this theme is done. Different kinds of character recognition systems are described, as the techniques and algorithms used by them. Besides, a di cussi on about performance estimation of this OCR systems is done, including typical OCR problems description and analysis. In this work, neural networks are presented, describing their characteristics, historical aspects and research evolution in this field. Different famous neural network models are described: Perceptron, Adaline, Madaline, multilevel networks. ART, Hopfield's model , Boltzmann machine, BAM and Kohonen's model. From the analysis of such different neural network models, we arrive to a proposal of a new neural net model, where are described items related to learning, recognition and possible model extensions. A possible hardware implementation of this model is also presented. A global vision of N2OCR system is presented at the end of this work, describing each of its modules. A description of the prototype implementation and functions is also provided.